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Die Erfindung betrifft eine Kühlkreisvorrichtung für eine medizintechnische Anlage und eine zugehörige Verwendung.
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In vielen Bereichen der Technik werden Kühlkreisvorrichtungen unter anderem zur Leistungssteigerung abwärmeerzeugender Systeme eingesetzt. Im Bereich medizinischer Geräte weist beispielsweise ein Magnetresonanztomograph oftmals wenigstens eine Kühlkreisvorrichtung auf. Bei einem Magnetresonanztomographen werden einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grundfeldmagnetsystem erzeugt wird, schnell geschaltete Gradientenfelder überlagert, die von einem Gradientensystem mit Gradientenspulen und Gradientenverstärker erzeugt werden. Ferner umfasst der Magnetresonanztomograph ein Hochfrequenzsystem mit Hochfrequenzantennen, die zur Auslösung von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in ein Untersuchungsobjekt einstrahlen und die erzeugten Magnetresonanzsignale aufnehmen, auf deren Basis Bilddatensätze erstellt werden.
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Bei Betrieb wird eine Gradientenspule von einem pulsförmigen Strom durchflossen. Dabei erreichen die Ströme Amplitudenwerte von bis zu mehreren 50 A und unterliegen häufigen und raschen Wechseln der Stromrichtung mit Anstiegs- und Abfallraten von mehreren 50 kA/s. Durch den ohmschen Widerstand der Gradientenspule setzen vorgenannte Ströme eine beträchtliche Energiemenge in Wärme um. Zur Aufrechterhaltung einer hohen Leistungsfähigkeit der Gradientenspule wird diese vielfach mit einer Kühlkreisvorrichtung zum Abführen der Wärme gekühlt. Bei einer Ausführung des Grundfeldmagneten als einen Permanentmagneten wird der Permanentmagnet für eine hohe Qualität von Magnetresonanzbildern zur Vermeidung von Grundmagnetfeldschwankungen infolge von Temperaturschwankungen des Permanentmagneten mit einer Kühlkreisvorrichtung auf einer konstanten Arbeitstemperatur gehalten. Des Weiteren werden beim Magnetresonanztomographen vielfach Leistungshalbleiterbauelemente der Gradientenverstärker, Hochfrequenzantennen, Hochfrequenzverstärker und Netzteile zum Erzielen einer hohen Leistungsfähigkeit mit einer Kühlkreisvorrichtung gekühlt.
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Vorgenannte Kühlkreisvorrichtungen werden vielfach als offene Kreisläufe betrieben, bei denen die Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, einen atmosphärischen Druck aufweist und/oder die Kühlkreisvorrichtung eine Kühlflüssigkeitsausgleichsvorrichtung umfasst. Erfahrungen der Anmelderin zeigen, dass die Entnahme des Kühlwassers aus der lokalen Wasserversorgung oftmals mit Problemen behaftet ist, da die Qualität des Wassers starken Schwankungen unterliegt. In diesem Zusammenhang sind geographische Effekte nachweisbar. So traten bei in Japan installierten Magnetresonanztomographen Defekte in Lagern der Anlage auf, die auf die Verwendung des lokalen silikathaltigen Wassers zurückzuführen sind. Bei in Küstenregionen eingesetzten Magnetresonanztomographen konnten nach aufgetretenen Korrosionsschäden in Pumpen Rückstände von Natriumchlorid nachgewiesen werden.
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Ein bekanntes Problem bei offenen Kühlkreisvorrichtungen ist die Verkeimung, die zu Belägen und Ablagerungen innerhalb der Kühlkreisvorrichtung führt, wodurch unter anderem eine Verkleinerung des durchströmbaren Querschnitts stattfindet. Weiterhin tritt eine Erhöhung des Reibungswiderstandes auf. Zudem wirken die Beläge und Ablagerungen auf optischen Gläsern der Kühlkreisvorrichtung störend. Mit fortschreitender Verkeimung werden häufig für die in der Kühlkreisvorrichtung angeordneten Kunststoffe Weichmacher eingesetzt, wodurch es in der Folge zu einer Versprödung der Kunststoffe kommt. Die Beläge und Ablagerungen führen schließlich zu einem Verstopfen von Filtern und Sieben und erhöhen Wärmeübergangskoeffizienten von Wärmetauschern zu Kühlkörpern. Weiterhin führt die Verkeimung zu einer mikrobiell induzierten Korrosion.
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In bekannten Ausführungsformen von Kühlkreisläufen wird der vorgenannten Verkeimung durch Zugabe von zum Teil toxischen Bioziden bzw. Giften, zum Beispiel auf Basis von Brom- und/oder Chlorverbindungen, entgegengewirkt. Insbesondere in einer klinischen Umgebung, in der die überwiegende Anzahl von Magnetresonanztomographen betrieben wird, ist ein derartiger Einsatz von toxischen Bioziden und/oder Giften infolge der Nähe zu Patienten gefährlich und in höchstem Maße unerwünscht. Ferner sind bei einem Versand von Bioziden bzw. Giften aufwendige Gefahrgut- und Gefahrstofftransportvorschriften in Verbindung mit nationalen Ein- und Ausfuhrvorschriften zu beachten. Beide letztgenannten Punkte werden insbesondere dadurch verschärft, wenn die Biozide bzw. Gifte bei Raumtemperatur einen flüssigen Aggregatszustand aufweisen.
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In bekannten Ausführungsformen von Magnetresonanztomographen wird für Kühlkreisvorrichtungen entionisiertes Wasser verwendet, das jedoch ebenfalls korrosive Wirkung aufweist. Bei anderen bekannten Anlagen kommt ein Gemisch aus Wasser und (Ethylen-)Glykol zum Einsatz. Da dieses Frostschutzmittel bereits Inhibitoren enthält, spielt hierbei die lokale Wasserqualität des Kühlwassers nur eine untergeordnete Rolle.
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Aus der Schrift
GB2364701 ist die Verwendung von Zitronensäure als Desinfektionsmittel in offenen Kühlkreisläufen von Magnetresonanztomographen bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kühlkreisvorrichtung für eine medizintechnische Anlage und eine zugehörige Verwendung anzugeben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Schutzansprüche.
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Die Erfindung beansprucht eine mit einer Kühlflüssigkeit gefüllte Kühlkreisvorrichtung für eine medizintechnische Anlage, wobei die Kühlflüssigkeit Wasser ist. Der Kühlflüssigkeit ist ein Salz beigemischt, wobei die Menge des Salzes derart gewählt ist, dass die Kühlflüssigkeit eine antibakterielle und fungizide Wirkung aufweist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine gleichbleibende Kühlwasserqualität ermöglicht, die unabhängig von der Qualität des für die Kühlung eingesetzten Wassers ist. Weiterhin wird die Bildung von Belägen in der Kühlkreisvorrichtung und in der Folge eine mikrobiell induzierte Korrosion verhindert.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann die Konzentration des Salzes zwischen 0,01 und 0,1 Gewichtsprozent betragen. In diesem Konzentrationsbereich wird der pH Wert der Flüssigkeit in einen Bereich größer 7 verändert. Die Flüssigkeit weist dann einen alkalischen Charakter auf, wodurch in einem Kühlkreislauf, in dem Metalle eingesetzt werden, ein Korrosionsschutz positiv beeinflusst wird.
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In einer besonderen Ausführungsform kann das Salz zu der Gruppe der nicht-korrosiven Salze gehören. Dadurch werden die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Metalle besser vor Korrosion geschützt.
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In vorteilhafter Weise kann das Salz Natriumcarbonat (chemische Formel Na2CO3) sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Wasser entionisiert sein. Entionisiertes Wasser kann beispielsweise durch einen Ionenaustauscher, durch Umkehrosmose oder Destillation hergestellt werden. Entionisiertes Wasser ist durch das Fehlen von Ionen, insbesondere Chloridionen, die Korrosionsprozesse fördern, gekennzeichnet.
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Des Weiteren kann das medizinische Gerät ein Magnetresonanztomograph oder ein Computertomograph sein.
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Weiterhin beansprucht die Erfindung die Verwendung von Salz in einer Kühlkreisvorrichtung einer medizintechnischen Anlage. Durch die Verwendung von Salz ist eine antibakterielle und fungizide Wirkung der Kühlflüssigkeit einstellbar.
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Dabei kann die Kühlkreisvorrichtung mit Wasser gefüllt sein.
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In vorteilhafter Weise kann die Konzentration des Salzes zwischen 0,01 und 0,1 Gewichtsprozent betragen. In diesem Konzentrationsbereich wird in einem Kühlkreislauf, in dem Metalle eingesetzt werden, ein Korrosionsschutz positiv beeinflusst.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Salz zu der Gruppe der nicht-korrosiven Salze gehören. Dadurch werden die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Metalle besser vor Korrosion geschützt.
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In vorteilhafter Weise kann das Salz Natriumcarbonat (chemische Formel Na2CO3) sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Wasser entionisiert sein.
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Des Weiteren kann das medizinische Gerät ein Magnetresonanztomograph oder ein Computertomograph sein.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispieles anhand einer schematischen Zeichnung ersichtlich.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Kühlkreisvorrichtung eines Magnetresonanztomographen. Eine Kühlkreisvorrichtung umfasst eine Kühlflüssigkeit 1, deren Hauptbestandteil einfaches Wasser ist. In der Kühlkreisvorrichtung sind ein Leitungssystem 2, eine zu kühlende Vorrichtung 3, ein Kühlflüssigkeitsreservoir 4, eine Kühlflüssigkeitspumpe 5, ein Wärmetauscher 6, ein Temperaturfühler 7 und ein Durchflussmesser 8 angeordnet. Der Wärmetauscher 6 beinhaltet einen Lüfter 9, der in Abhängigkeit von einer Temperatur der Kühlflüssigkeit 1 durch den Temperaturfühler 7 gesteuert wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Wärmetauscher 6 derart gestaltet sein, dass anstelle des Lüfters 9 im Wärmetauscher 6 ein Abführen von Wärme der Kühlflüssigkeit 1 an ein weiteres Kreislaufsystem stattfindet.
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Bei der zu kühlenden Vorrichtung 3 handelt es sich um eine Gradientenspule, Leistungskomponenten eines Gradientenverstärkers, eine Hochfrequenzantenne, einen Hochfrequenzverstärker und/oder Netzteile bei einem Magnetresonanztomographen. Dabei umfasst wenigstens eine der vorgenannten Komponenten der Kühlkreisvorrichtung ein mit der Kühlflüssigkeit 1 in Kontakt stehendes metallisches Bauteil, beispielweise aus Kupfer mit einer Kupferoxidschicht.
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Die Kühlkreisvorrichtung ist als ein offener Kühlkreislauf ausgebildet. Im Kühlflüssigkeitsreservoir 4 besitzt die Kühlflüssigkeit 1 eine Kontaktfläche zur Luft, so dass es durch den Luftkontakt ohne gegensteuernde Maßnahmen zu einer unerwünschten Verkeimung der Kühlkreisvorrichtung kommt. Um eine Verkeimung zu verhindern, wird der Kühlflüssigkeit 1, die Wasser sein kann, Natriumcarbonat (chemische Formel Na2CO3) beigemischt. Als Konzentration des Salzes wir dabei ein Wert zwischen 0,01 und 0,1 Gewichtsprozent gewählt. In diesem Konzentrationsbereich wird der pH-Wert der Kühlflüssigkeit 1 auf einen Wert größer als 7 verändert. Die Flüssigkeit weist dann einen alkalischen Charakter auf, wodurch in einem Kühlkreislauf, in dem Metalle eingesetzt werden, ein Korrosionsschutz positiv beeinflusst wird. Die Konzentration des Salzes in der Kühlflüssigkeit 1 kann dabei über den pH-Wert oder über die Leitfähigkeit der Kühlflüssigkeit 1 überwacht werden.
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Die Beimischung von Natriumcarbonat zum Wasser kann entweder außerhalb der Kühlkreisvorrichtung vor Befüllen des Kühlflüssigkeitsreservoirs 4 oder direkt im Kühlflüssigkeitsreservoir 4 vorgenommen werden. Aufgrund der antibakteriellen und fungiziden Wirkung von Natriumcarbonat wird eine Verkeimung der Kühlkreisvorrichtung verhindert. Natriumcarbonat kann in Pulver- oder Tablettenform bezogen werden. Da das Salz weder einen Gefahrstoff, noch ein Gefahrgut darstellt, ist weltweit ein Transport des Salzes zum benötigten Einsatzort problemlos möglich. Damit kann eine Kühlflüssigkeit 1 an einem beliebigen Einsatzort in einer weltweit reproduzierbaren Qualität und unabhängig von der Qualität des am jeweiligen Ort verfügbaren Wassers erzeugt werden.
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Die Kühlflüssigkeit 1 kann dabei Wasser sein. Alternativ kann auch entionisiertes Wasser verwendet werden, das beispielsweise durch einen Ionenaustauscher, durch Umkehrosmose oder Destillation hergestellt wird. Entionisiertes Wasser ist durch das Fehlen von Ionen, insbesondere Chloridionen, die Korrosionsprozesse fördern, gekennzeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlflüssigkeit
- 2
- Leitungssystem
- 3
- zu kühlende Vorrichtung
- 4
- Kühlflüssigkeitsreservoir
- 5
- Kühlflüssigkeitspumpe
- 6
- Wärmetauscher
- 7
- Temperaturfühler
- 8
- Durchflussmesser
- 9
- Lüfter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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